CN111005961A - 一种碳基陶瓷制动片及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于摩擦材料技术领域，尤其是一种碳基陶瓷制动片及其制备方法。制动片的摩擦材料包括以下重量份的原料组成：粘合剂4‑6份、增强材料16‑24份、摩擦性能调节剂20‑30份、填充剂30‑35份；所述增强材料由陶瓷纤维、石墨纤维、酚醛纤维按质量比10‑12:3‑5:1‑2配合而成；所述摩擦性能调节剂由尼龙、石墨、铁粉、铝粉、钕按质量比2‑3:12‑15：2‑3:2‑3:0.2‑0.4配合而成；所述填充剂由重晶石粉、氧化镁按质量比15‑20:1‑2配合而成。本发明提供的碳基陶瓷制动片，摩擦系数稳定、导热系数低、噪声小、耐磨损性能好，且具有良好的力学性能。
Description
技术领域
本发明属于摩擦材料技术领域，尤其是一种碳基陶瓷制动片及其制备方法。
背景技术
制动片，也叫刹车片，在汽车的制动系统中，制动片是最关键的安全零件，所有刹车效果的好坏都是制动片起着决定性的作用。制动片一般由钢板、粘结隔热层和摩擦块构成，其中隔热层是由不传热的材料组成，目的是隔热；摩擦块主要由摩擦材料、黏合剂组成，制动时被挤压在制动盘和制动鼓上产生摩擦，从而达到车辆减速刹车的目的。
长期以来，石棉有机摩擦材料一直是制动片的主要摩擦材料，石棉成本低；但石棉摩擦材料导热性和耐热性差，在使用时会造成摩擦性能不稳定、工作层材料变质、磨损加剧，出现明显的“热衰退”现象；而且石棉及高温挥发物属于致癌物质，对人体健康和环境污染有害。传统的石棉有机摩擦材料已不适应汽车工业和现代社会发展需求，逐步被新材料所取代。目前，半金属摩擦材料逐渐成为制动领域的主流。半金属摩擦材料是在有机摩擦材料与常规粉末冶金摩擦材料的基础发张起来的，采用金属纤维代替石棉纤维所得的一种新型的无石棉摩擦材料；但是半金属摩擦材料也存在着很多缺点，易生锈、材料太硬、摩擦系数不稳定、导热能力低、对偶件易磨损、产生制动噪声等。
发明内容
为了解决现有技术中存在的上述技术问题，本发明提供了一种碳基陶瓷制动片及其制备方法，具体是通过以下技术方案实现的：
一种碳基陶瓷制动片，制动片的摩擦材料包括以下重量份的原料组成：粘合剂4-6份、增强材料16-24份、摩擦性能调节剂20-30份、填充剂30-35份；所述增强材料由陶瓷纤维、石墨纤维、酚醛纤维按质量比10-12:3-5:1-2配合而成。
优选地，所述粘合剂为聚酰胺改性酚醛树脂。
优选地，所述摩擦性能调节剂由尼龙、石墨、铁粉、铝粉、钕按质量比2-3:12-15：2-3:2-3:0.2-0.4配合而成。
优选地，所述填充剂由重晶石粉、氧化镁按质量比15-20:1-2配合而成。
优选地，所述石墨的粒度为50-60目；所述铁粉、铝粉的粒度为250-300目。
优选地，所述重晶石粉的粒度为300-350目。
优选地，所述碳基陶瓷制动片的制备方法，包括如下步骤：
(1)将粘合剂、增强材料、摩擦性能调节剂、填充剂加到高速搅拌机搅拌混合均匀，得混合料；
(2)将混合料加到热压模具内热压，表压为1.2-1.5MPa，热压温度为180-200℃，保温保压6-8min；
(3)将步骤(2)脱模后的制动片进行热处理；
(4)将特处理后的制动片进行磨削、喷涂处理后，再装配，即得碳基陶瓷制动片。
优选地，所述热处理条件为：热处理温度为165-170℃，时间为4-5h。
本发明的有益效果在于：
采用石墨纤维、酚醛纤维与陶瓷纤维混合作为增强纤维，解决了陶瓷纤维塑性差、易损害的特点；而且还提高增强纤维与树脂之间的亲和性，使增强纤维在制动片中分散得更均匀。采用尼龙、石墨、铁粉、铝粉、钕混合作为填料，尼龙具有吸震性和消音性的特点，降低了制动片噪音的影响，同时尼龙与聚酰胺改性酚醛树脂之间也具有很好的亲和性，能使填料更好地分散到树脂中；石墨、铁粉、铝粉、钕四种材料的加入，提高了制动片的耐磨损性能及韧性，能增强制动片在高温下的摩擦稳定性及耐磨性。重晶石粉、氧化镁的加入提高了制动片的摩擦系数，避免摩擦性能调节剂导致的摩擦系数减小。本发明通过合理制动片制备过程中的热压工艺及热处理工艺参数，进一步提高了制动片的力学性能和摩擦磨损性能。
本发明提供的碳基陶瓷制动片，摩擦系数稳定、导热系数低、噪声小、耐磨损性能好，且具有良好的力学性能。
具体实施方式
下面结合具体的实施方式来对本发明的技术方案做进一步的限定，但要求保护的范围不仅局限于所作的描述。
实施例1一种碳基陶瓷制动片
制动片的摩擦材料包括以下重量份的原料组成：聚酰胺改性酚醛树脂4kg、增强材料16kg、摩擦性能调节剂20kg、填充剂30kg；所述增强材料由陶瓷纤维、石墨纤维、酚醛纤维按质量比10:3:1配合而成。
所述摩擦性能调节剂由尼龙、石墨、铁粉、铝粉、钕按质量比2:12：2:2:0.2配合而成。
所述填充剂由重晶石粉、氧化镁按质量比15:1配合而成。
所述石墨的粒度为50目；所述铁粉、铝粉的粒度为250目。所述重晶石粉的粒度为300目。
所述碳基陶瓷制动片的制备方法，包括如下步骤：
(1)将粘合剂、增强材料、摩擦性能调节剂、填充剂加到高速搅拌机搅拌混合均匀，得混合料；
(2)将混合料加到热压模具内热压，表压为1.2MPa，热压温度为200℃，保温保压6min；
(3)将步骤(2)脱模后的制动片在165-170℃下处理4h；
(4)将特处理后的制动片进行磨削、喷涂处理后，再装配，即得碳基陶瓷制动片。
实施例2一种碳基陶瓷制动片
制动片的摩擦材料包括以下重量份的原料组成：聚酰胺改性酚醛树脂4.5kg、增强材料18kg、摩擦性能调节剂24kg、填充剂32kg；所述增强材料由陶瓷纤维、石墨纤维、酚醛纤维按质量比10:5:1配合而成。
所述摩擦性能调节剂由尼龙、石墨、铁粉、铝粉、钕按质量比2:12：3:3:0.2配合而成。
所述填充剂由重晶石粉、氧化镁按质量比15:2配合而成。
所述石墨的粒度为50目；所述铁粉、铝粉的粒度为250目。所述重晶石粉的粒度为300目。
所述碳基陶瓷制动片的制备方法，包括如下步骤：
(1)将粘合剂、增强材料、摩擦性能调节剂、填充剂加到高速搅拌机搅拌混合均匀，得混合料；
(2)将混合料加到热压模具内热压，表压为1.2MPa，热压温度为180℃，保温保压8min；
(3)将步骤(2)脱模后的制动片在165-170℃下处理5h；
(4)将特处理后的制动片进行磨削、喷涂处理后，再装配，即得碳基陶瓷制动片。
实施例3一种碳基陶瓷制动片
制动片的摩擦材料包括以下重量份的原料组成：聚酰胺改性酚醛树脂6kg、增强材料24kg、摩擦性能调节剂30kg、填充剂35kg；所述增强材料由陶瓷纤维、石墨纤维、酚醛纤维按质量比12:5:2配合而成。
所述摩擦性能调节剂由尼龙、石墨、铁粉、铝粉、钕按质量比3:15：3:3:0.4配合而成。
所述填充剂由重晶石粉、氧化镁按质量比20:1配合而成。
所述石墨的粒度为60目；所述铁粉、铝粉的粒度为300目。所述重晶石粉的粒度为350目。
所述碳基陶瓷制动片的制备方法，包括如下步骤：
(1)将粘合剂、增强材料、摩擦性能调节剂、填充剂加到高速搅拌机搅拌混合均匀，得混合料；
(2)将混合料加到热压模具内热压，表压为1.5MPa，热压温度为180℃，保温保压6min；
(3)将步骤(2)脱模后的制动片在165-170℃下处理5h；
(4)将特处理后的制动片进行磨削、喷涂处理后，再装配，即得碳基陶瓷制动片。
对比例1
对比例1与实施例1的区别在于增强纤维只是陶瓷纤维，其余相同。
对比例2
对比例2与实施例1的区别在于摩擦性能调节剂中没有尼龙、钕，其余相同。
对比例3
对比例3与实施例1的区别在于摩擦材料中没有填充剂，其余相同。
对比例4
对比例4与实施例1的区别在于制备过程中未进行热处理，其余相同。
实验例1
取实施例1-3和对比例1-4所制备的制动片，检测其性能；冲击强度参照GB/T1043；摩擦磨损性能参照GB5763-86，采用十堰汽车设备厂生产的D-MS型摩擦试验机作定速摩擦试验。结果如表1所示：
表1
注：噪声测试项为将刹车片装在4.0t的低速货车上，车速为50km/s，刹车距离小于15m时杀后才能的最大噪音大小。
在此有必要指出的是，以上实施例和试验例仅限于对本发明的技术方案做进一步的阐述和理解，不能理解为对本发明的技术方案做进一步的限定，本领域技术人员作出的非突出实质性特征和显著进步的发明创造，仍然属于本发明的保护范畴。
Claims (8)
1.一种碳基陶瓷制动片，其特征在于，制动片的摩擦材料包括以下重量份的原料组成：粘合剂4-6份、增强材料16-24份、摩擦性能调节剂20-30份、填充剂30-35份；所述增强材料由陶瓷纤维、石墨纤维、酚醛纤维按质量比10-12:3-5:1-2配合而成。
2.如权利要求1所述的碳基陶瓷制动片，其特征在于，所述粘合剂为聚酰胺改性酚醛树脂。
3.如权利要求1所述的碳基陶瓷制动片，其特征在于，所述摩擦性能调节剂由尼龙、石墨、铁粉、铝粉、钕按质量比2-3:12-15：2-3:2-3:0.2-0.4配合而成。
4.如权利要求1所述的碳基陶瓷制动片，其特征在于，所述填充剂由重晶石粉、氧化镁按质量比15-20:1-2配合而成。
5.如权利要求3所述的碳基陶瓷制动片，其特征在于，所述石墨的粒度为50-60目；所述铁粉、铝粉的粒度为250-300目。
6.如权利要求4所述的碳基陶瓷制动片，其特征在于，所述重晶石粉的粒度为300-350目。
7.如权利要求1所述的碳基陶瓷制动片的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)将粘合剂、增强材料、摩擦性能调节剂、填充剂加到高速搅拌机搅拌混合均匀，得混合料；
(2)将混合料加到热压模具内热压，表压为1.2-1.5MPa，热压温度为180-200℃，保温保压6-8min；
(3)将步骤(2)脱模后的制动片进行热处理；
(4)将特处理后的制动片进行磨削、喷涂处理后，再装配，即得碳基陶瓷制动片。
8.权利要求7所述的碳基陶瓷制动片的制备方法，其特征在于，所述热处理条件为：热处理温度为165-170℃，时间为4-5h。
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